第27届中国化学奥林匹克(初赛)试题及解答

第1页第27届中国化学奥林匹克(初赛)试题及解答第1题(12分)写出下列化学反应的方程式1-1加热时，三氧化二锰与一氧化碳反应产生四氧化三锰。1-2将KCN加入到过量的CuSO4水溶液中。1-3在碱性溶液中，Cr2O3和K3Fe(CN)6反应。1-4在碱性条件下，Zn(CN)42和甲醛反应。1-5Fe(OH)2在常温无氧条件下转化为Fe3O4。1-6将NaNO3粉末小心加到熔融的NaNH2中，生成NaN3（没有水生成）。1-13Mn2O3＋CO＝2Mn3O4＋CO22分1-24CN＋2Cu2+＝2CuCN＋(CN)22分1-3Cr2O3＋6Fe(CN)63＋10OH＝2CrO42＋6Fe(CN)64＋5H2O2分1-4Zn(CN)42＋4H2CO＋4H2O＝4HOCH2CN＋Zn(OH)422分1-53Fe(OH)2＝Fe3O4＋H2＋2H2O2分1-6NaNO3＋3NaNH2＝NaN3＋NH3＋3NaOH2分2-6向K2Cr2O7和NaCl的混合物中加入浓硫酸制得化合物X（154.9gmol-1）。X为暗红色液体，沸点117oC，有强刺激性臭味，遇水冒白烟，遇硫燃烧。X分子有两个相互垂直的镜面，两镜面的交线为二重旋转轴。写出X的化学式并画出其结构式。X的化学式：CrO2Cl22分X的结构式：1分2-8甲烷在汽车发动机中平稳、完全燃烧是保证汽车安全和高能效的关键。甲烷与空气按一定比例混合，氧气的利用率为85%，计算汽车尾气中O2、CO2、H2O和N2的体积比（空气中O2和N2体积比按21:79计；设尾气中CO2的体积为1）。甲烷完全燃烧：CH4＋2O2＝CO2＋2H2O1体积甲烷消耗2体积O2生成1体积CO2和2体积H2O1分剩余O2的体积：2.35–2＝0.351分混合气中N2的体积：2.3579/21=8.84N2不参与反应，仍保留在尾气中。汽车尾气中，O2、CO2、H2O和N2的体积比为0.35:1:2:8.84。1分第3题(11分)白色固体A，熔点182oC，摩尔质量76.12gmol1，可代替氰化物用于提炼金的新工艺。A的合成方法有：（1）142oC下加热硫氰酸铵；（2）CS2与氨反应；（3）CaCN2和(NH4)2S水溶液反应(放出氨气)。常温下，A在水溶液中可发生异构化反应，部分转化成B。酸性溶液中，A在氧化剂（如Fe3+、H2O2和O2）存在下能溶解金，形成取sp杂化的Au(I)配合物。3-1画出A的结构式。3-2分别写出合成A的方法（2）、（3）中化学反应的方程式。3-3画出B的结构式。第2页3-4写出A在硫酸铁存在下溶解金的离子方程式。3-5A和Au(I)形成的配合物中配位原子是什么？3-6在提炼金时，A可被氧化成C：2A→C+2e；C能提高金的溶解速率。画出C的结构式。写出C和Au反应的方程式。3-12分3-2反应（2）：CS2+3NH3→(H2N)2C=S+NH4HS1分产物为（NH4）2S得0.5分反应（3）：CaCN2+(NH4)2S+2H2O→(H2N)2C=S+Ca(OH)2+2NH31分3-32分3-41分3-5配位原子为S。1分3-6或2分写成下二式不得分：和C和Au反应的方程式：S2C2(NH2)42++2Au+2SC(NH2)2→2Au[SC(NH2)2]2+1分第4题(7分)人体中三分之二的阴离子是氯离子，主要存在于胃液和尿液中。可用汞量法测定体液中的氯离子：以硝酸汞（II）为标准溶液，二苯卡巴腙为指示剂。滴定中Hg2+与Cl生成电离度很小的HgCl2,过量的Hg2+与二苯卡巴腙生成紫色螯合物。4-1简述配制硝酸汞溶液时必须用硝酸酸化的理由。抑制Hg2+水解。1分第6题（10分）某同学从书上得知，一定浓度的Fe2+、Cr(OH)4、Ni2+、MnO42和CuCl3的水溶第3页液都呈绿色。于是，请老师配制了这些离子的溶液。老师要求该同学用蒸馏水、稀硫酸以及试管、胶头滴管、白色点滴板等物品和尽可能少的步骤鉴别它们，从而了解这些离子溶液的颜色。请为该同学设计一个鉴别方案，用离子方程式表述反应并说明发生的现象（若A与B混合，必须写清是将A滴加到B中还是将B滴加到A中）。答案：第1步：在点滴板上分别滴几滴试样，分别滴加蒸馏水，颜色变蓝者为CuCl31分CuCl3＋4H2O＝Cu(H2O)42+＋3Cl1分第2步：另取其他4种溶液，滴加到点滴板上，分别滴加稀硫酸。生成绿色沉淀的是Cr(OH)4(随酸量增加又溶解)；溶液变紫红且生成棕色沉淀的是MnO42-。1分+1分Cr(OH)4＋H+＝Cr(OH)3＋H2O1分Cr(OH)3＋3H+＝Cr3+＋3H2O3MnO42＋4H+＝2MnO4＋MnO2＋2H2O1分若第1步用稀H2SO4，评分标准同上。第3步：将Cr(OH)4分别滴加到Fe2+和Ni2+的试液中，都得到氢氧化物沉淀。颜色发生变化的是Fe2+，不发生变化的是Ni2+。1分+1分Fe2++2Cr(OH)4=Fe(OH)2+2Cr(OH)30.5分4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)30.5分Ni2++2Cr(OH)4=Ni(OH)2+2Cr(OH)31分第7题(5分)根据所列反应条件，画出A、B、C、D和F的结构简式。每个结构简式1分，其他答案不得分。第8题(10分)画出下列反应中合理的、带电荷中间体1、3、5、7和8以及产物2、4、6、9和10的结构简式。8-18-28-38-4第4页8-18-28-38-49-2某同学进行如下实验时在碱性条件下得到了两个产物D和E，产率分别为74.3%和25.7%。（1）画出产物D和E的结构简式。（2）指明此反应所属的具体反应类型。（3）简述D产率较高的原因。（4）简述反应体系加入二氧六环的原因。（1）第5页每结构简式1分，其他答案不得分。（2）芳香亲核取代反应1分，只答取代反应给0.5分。（3）正丁胺中氮原子的亲核能力比水中氧原子的强，而二级芳香胺中氮原子的亲核能力比水中氧原子的弱，因此使得D的产率高。2分（4）为了增加有机反应物在水中的溶解度。1分其他答案不得分。